Mou procédure lithographique de production plastique microfluidiques avec vue-ports Transparent à la lumière Visible et infrarouge

L’objectif principal de ce protocole de microfabrication est de produire des dispositifs microfluidiques plastiques compatibles avec la microspectroscopie infrarouge à transformée de Fourier de manière simple et rentable. Ces méthodes peuvent aider à une vaste compréhension de la biochimie cellulaire. Il nous offre un accès simplifié à la microspectroscopie infrarouge, une technique d’imagerie sans marquage et non dommageable qui permet de récupérer des cartes biochimiques de cellules vivantes.

Le principal avantage de cette technique est qu’elle réduit le besoin d’accéder à une installation de micro-fabrication et qu’elle utilise du plastique comme composant principal pour les dispositifs finaux. Mona Suryana, une assistante de recherche de notre laboratoire, fera la démonstration de la procédure. Pour commencer cette procédure, préparez le moule primaire en silicium comme indiqué dans le protocole de texte.

Ensuite, mélangez l’élastomère PDMS et l’agent de durcissement dans un rapport de 10 pour un. La quantité totale mélangée est telle que le PDMS résultant a une épaisseur d’environ un à 1,5 millimètre. Après un mélange minutieux, transférez le mélange dans un bocal sous vide.

Baissez la pression jusqu’à ce qu’elle soit comprise entre 1 et 10 millibars. Attendez 15 minutes ou jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de bulles visibles pour dégazer le mélange. Versez le PDMS dégazé sur le moule en silicone préparé.

Transférez le moule dans le bocal sous vide et baissez la pression pendant 15 minutes pour dégazer à nouveau le mélange. Transférez ensuite le moule dans une plaque chauffante ou un four. Chauffez le moule à 70 degrés Celsius pendant deux heures pour durcir le mélange.

Retirez le PDMS durci du feu et laissez-le refroidir à température ambiante. Utilisez une lame de rasoir pour couper le PDMS le long des bords du moule en silicone. À l’aide d’une pince à épiler, pincez un coin et décollez soigneusement la réplique PDMS du moule en silicone.

Ensuite, transférez le moule PDMS dans un nettoyeur plasma. Réglez la pression de la chambre entre 1 et 10 millibars et traitez le moule PDMS avec un plasma d’oxygène à 60 watts pendant 30 secondes avec un débit d’oxygène de 20 SCCM. Après cela, placez le moule dans un bocal sous vide et ajoutez environ 50 microlitres de silane.

Laissez le bocal dans le vide pendant deux heures. Pour commencer, concevez ou acquérez des gabarits en acrylique, comme indiqué dans le protocole de texte, et préparez l’élastomère PDMS et l’agent de durcissement comme indiqué au début de cette procédure. Versez le mélange PDMS dégazé sur les gabarits en acrylique jusqu’à ce que la surface supérieure soit immergée, à environ un millimètre sous la surface liquide.

Transférez ensuite les gabarits immergés dans un bocal sous vide. Dégazez le PDMS en utilisant le même processus que précédemment. Transférez ensuite les gabarits immergés sur une plaque chauffante ou un four.

Chauffer à 60 degrés Celsius pendant deux heures pour durcir le mélange. Retirez le PDMS durci de la source de chaleur et laissez-le refroidir à température ambiante. À l’aide d’une lame de rasoir, coupez le PDMS le long des bords des gabarits en acrylique.

Ensuite, utilisez une pince à épiler pour pincer un coin et décoller soigneusement le PDMS. Ensuite, préparez la deuxième réplique PDMS comme indiqué dans le protocole texte. Pour commencer à fabriquer la moitié à motifs de l’appareil, traitez une fenêtre de fluorure de calcium avec du plasma d’oxygène, à 60 watts pendant 30 secondes, avec un débit d’oxygène de 20 SCCM.

Placez soigneusement le premier modèle PDMS, celui avec les petits piliers, sur une surface plane. Ensuite, placez la fenêtre au fluorure de calcium traité au centre du modèle. Appuyez doucement pour vous assurer que la fenêtre est entièrement en contact avec le PDMS.

Ensuite, placez une plaque transparente UV à l’arrière du moule PDMS, alignée avec l’emplacement de la chambre centrale. Appuyez doucement pour vous assurer qu’il est entièrement en contact avec le PDMS. Placez le moule sur le modèle PDMS avec le motif fluidique face vers le bas et avec la chambre fluidique alignée au centre de la fenêtre.

Ensuite, distribuez progressivement des gouttes de NOA à l’entrée du modèle PDMS. Laissez l’avis d’allégation remplir lentement la cavité. Une fois la cavité complètement remplie, durcissez le NOA en exposant le moule à la lumière UV.

Retirez délicatement la plaque transparente UV du moule. Décollez délicatement le moule PDMS du haut de la couche NOA. Après cela, retirez la couche NOA.

Pour commencer à fabriquer la moitié plate de l’appareil, traitez la fenêtre de fluorure de calcium avec un plasma d’oxygène à 60 watts pendant 30 secondes avec un débit d’oxygène de 20 SCCM. Placez soigneusement le deuxième modèle PDMS, celui sans les petits piliers, sur une surface plane. Placez la fenêtre en fluorure de calcium traité au centre du gabarit.

Appuyez doucement pour vous assurer que la fenêtre est entièrement en contact avec le PDMS. Ensuite, procurez-vous une feuille de PDMS d’un millimètre d’épaisseur de cinq centimètres sur 3,5 centimètres. Placez cette feuille sur le dessus de la fenêtre du fluorure de calcium, alignée avec le centre du modèle.

Appuyez doucement pour vous assurer que la feuille est bien en contact avec la fenêtre. Distribuez progressivement des gouttes de NOA à l’entrée du modèle PDMS. Laissez l’avis d’allégation remplir lentement la cavité.

Une fois la cavité complètement remplie, durcissez le NOA en exposant le moule à la lumière UV. Décollez la couche PDMS. Retirez ensuite avec précaution la couche NOA durcie du modèle PDMS.

Placez une moitié de l’appareil sur l’autre, avec les fenêtres en fluorure de calcium alignées. Appuyez doucement sur les coins des couches NOA, en fixant la position des deux moitiés. Ensuite, procurez-vous des disques et des rectangles PDMS comme indiqué dans le protocole texte.

Placez les disques PDMS dans les ouvertures correspondantes de l’appareil. Ensuite, placez les rectangles PDMS avec des ouvertures prédécoupées de chaque côté. Transférez l’ensemble dans la presse à vide en le prenant en sandwich entre deux plaques.

Ensuite, fermez le sac en plastique. Allumez la pompe à vide pour évacuer l’ensemble et laissez-le fonctionner pendant au moins 10 minutes. À l’aide d’une lampe à vapeur de mercure à large bande de 270 watts, exposez l’ensemble sous vide à la lumière UV pendant 15 minutes.

Après cela, éteignez la pompe à vide et laissez l’ensemble s’évacuer lentement à la pression atmosphérique avant de retirer le dispositif final de l’ensemble. Dans cette procédure, un dispositif microfluidique en plastique avec des hublots transparents à la lumière visible et infrarouge est fabriqué. Des spectres de transmittance sont ensuite acquis pour comparer une toute nouvelle fenêtre de fluorure de calcium, la moitié du dispositif fabriqué et le dispositif complet.

Comme on peut le voir, tous les trois présentent une transmittance supérieure à 80 % jusqu’à l’infrarouge moyen, ce qui indique un haut degré de transparence dans cette gamme. Bien que le spectre de l’ensemble du dispositif présente un motif d’interférence causé par l’espace d’air entre les deux fenêtres, ces spectres démontrent que le processus de fabrication ne modifie pas la transparence des fenêtres de fluorure de calcium jusqu’à la gamme infrarouge moyenne. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en une heure si elle est exécutée correctement et que les gabarits et moules requis sont prêts.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de produire des dispositifs microfluidiques en plastique compatibles avec la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en utilisant le moulage de répliques avec PDMS et le processus de remplissage de capillarité avec des résines durcissables aux UV. N’oubliez pas que travailler avec du silane et de la lumière UV peut être extrêmement dangereux et effectuez toujours des évaluations des risques basées sur la procédure et portez un équipement de protection individuelle approprié lors de cette procédure.